简述氨纶原料聚四氢呋喃产需及市场前景分析情况
卓创资讯 本网编辑 编辑于：2007-2-14 8:23:07
一、聚四氢呋喃（简称PTMEG）的定义
聚四氢呋喃是由四氢呋喃经阳离子引发开环再聚合而制得的一类具有不同分子质量的直链聚醚二元醇，又名聚四亚甲基醚二醇(简称PTMEG)、聚四甲撑醚二醇，也称四氢呋喃均聚醚，因其分子结构中无侧链，聚合结构排列紧密，产品密度较其它聚醚高而引人注目，是合成热塑性和浇注型聚氨酯、聚氨酯弹性纤维、酯醚共聚弹性体等的主要原料，在石油化工、机械、军工、造船、汽车和合成革等工业具有广泛的应用。聚四氢呋喃（简称polytetramethylene ether glycol，PTMEG）在常温下为白色、蜡状的固体，熔化后为透明、无色粘稠液体。主要用于生产聚氨酯弹性体、氨纶和酯醚共聚弹性体。国外PTMEG的最大消费市场是聚氨酯弹性体（占40%）、其次是氨纶（占35%）和酯醚共聚弹性体（占25%）。国内PTMEG主要用于生产氨纶和聚氨酯弹性体。
二、聚四氢呋喃的主要性能
聚四氢呋喃是分子两端具有羟基的直链聚醚二醇，分子呈直链结构，骨架上连接着醚键，两端为一级羟基，具有整齐排列的分子结构。聚四氢呋喃的形态随分子质量的增加从粘稠的无色油状液体到蜡状固体，它物理性质主要由分子量决定。在常温下，低分子量的聚四氢呋喃为无色液体，分子量较高的聚四氢呋喃为白色蜡状物。微观研究表明，聚四氢呋喃分子具有一平面锯齿形构型，分子中存在的醚氧原子大大增加了它在极性溶剂中的溶解性，因此，聚四氢呋喃可以溶解于苯、甲苯、二氯乙烷、四氢呋喃等溶剂中，微溶于乙醇、乙醚、丙酮和水，不能溶解于脂肪烃溶剂中。
聚四氢呋喃的脂肪醚主链骨架容易进行氧化反应生成过氧化物，产品中过氧化物的存在将对氨纶和聚氨酯弹性体的生产过程及其产品质量带来严重影响。此外，在四氢呋喃聚合过程中还存在主链受攻击从而生成的带侧链结构物质或者冠醚等齐聚物，也有同样影响。因此在生产及储存运输过程中都要求隔绝氧气，并添加有机胺及酚类抗氧剂以防止过氧化物的生成。工业生产的目的是制造具有两端由羟基封端的线形结构，且具有一定平均分子质量及窄分子质量分布的聚四氢呋喃产品。目前，聚四氢呋喃产品没有统一的规格标准，各生产厂家规定自己产品的质量指标，但不同公司生产的产品区别不大，其中美国DuPont公司生产的聚四氢呋喃的商品名为“Terathane”，其规格具有代表性。
三、聚四氢呋喃生产技术与用途
1．国内外聚四氢呋喃生产技术
目前，世界上仅有美国、德国、日本等少数几个发达国家掌握聚四氢呋喃的工业技术，并垄断着国际市场。目前，我国聚四氢呋喃生产装置有2套，分别为济南圣泉集团和山西三维集团公司所有，总生产能力为2万吨/年。 济南圣泉集团股份有限公司在1998年12月12日与俄罗斯国家应用化学科研中心签定了独家转让10000吨四氢呋喃和5000吨聚四氢呋喃技术的合作协议。经过三年多的消化吸收、工程设计、工程安装，以及中俄双方工程技术人员的共同努力，5000吨聚四氢呋喃一期工程于2002年5月18日一次试车成功，各项质量指标均达到了规定的质量要求，经实验鉴定产品完全符合氨纶纺丝和聚氨酯的工业要求，成为我国聚四氢呋喃第一家工业化生产的企业，填补了国内空白，结束了我国聚四氢呋喃产品长期以来被西方国家垄断，全部依赖进口的历史。该以无机酸作催化剂，采用两步法连续生产工艺，整个过程采用DCS操作，人员少、产品质量稳定、三废少、容易治理，副产醋酸钠、醋酸甲酯可以回收。产品相对分子质量在500～3500内可任意调节。其中2000相对分子质量的该产品经国家有关部门检测，各项指标完全满足纺丝的要求，同时某些关键指标还优于国外产品。为了更好地满足国内市场需求，济南圣泉集团股份有限公司正在筹建万吨级大型工业化生产装置。山西三维集团投资2.5亿元，引进美国技术的1.5万吨／年聚四氢呋喃装置已于2004年3月投产。该项目采用国际先进工艺和控制技术（韩国K-PTG公司技术），尤其是在催化剂方面采用了目前最为先进的第四代催化剂技术，即固体催化剂技术。它明显优于用高氯酸、氟磺酸、杂多酸等为催化剂的技术，大大提高了这一项目的工艺技术水平，生产能力、物耗、能耗和产品质量指标均超过合同规定要求，产品质量达到了国际一流水平，主要指标超过目前世界著名大公司水平。2004年6月3日，山西三维和外方已在考核验收文本上正式签字。
2. 聚四氢呋喃的主要用途
聚四氢呋喃（简称PTMEG）分子量不同有不同的用途，常用的聚四氢呋喃（简称PTMEG）有平均相对分子质量1O00和2O00两种，相对分子质量1000的PTMEG与甲苯二异氰酸酯(TDI)制成耐磨、耐油、低温性能好、强度高的橡胶，用作轮胎、合成革、汽车仪表盘、装饰材料、电缆等；与对苯二甲酸二甲酯和丁二醇制成嵌段聚醚聚酯弹性材料用作蛇形管、传送带、压簧材料及软管等。相对分子质量为2O00的PTMEG与亚甲基双(4苯基)二异氰酸酯(MDI)制成聚氨酯弹力纤维，称为氨纶(Spandex)，其强度高，回弹性接近天然橡胶，号称人类“第二皮肤”，是近年来纺织工业中广泛采用的新型材料。在毛纺织品中混入PTMEG制成的弹性体可以抗皱，是近年来毛纺工业和丝织物广泛采用的新型材料，由于聚四氢呋喃生产工艺复杂，工艺条件要求极为苛刻。用PTMEG生产的聚氨酯材料也有许多突出的优点，如柔韧性好、耐磨、机械强度高、耐老化、耐化学品腐蚀性好、抗水解性优异、回弹性好等。
四、世界聚四氢呋喃生产消费现状及发展前景
1. 世界聚四氢呋喃的生产现状
世界上聚四氢呋喃的工业生产始于20世纪60年代，主要是为了满足氨纶纤维和聚氨酯弹性体工业的应用而开发的。近年来，世界聚四氢呋喃的生产能力不断增加。2000年全球聚四氢呋喃的总生产能力为28.1万吨，2005年总生产能力达到约56.1万吨。美国、日本、和西欧地区是主要的生产国家和地区，其中巴斯夫公司是目前世界上最大的聚四氢呋喃生产公司，总生产能力达到l8.8万吨/年，约占世界聚四氢呋喃总生产能力的33.51％，分别在美国、德国、日本、韩国和中国大陆建有生产装置。其次是杜邦化学公司，生产能力为16.4万吨/年，约占世界总生产能力的29.23％，分别在美国、荷兰、新加坡等地建有生产装置。
2. 世界聚四氢呋喃的消费现状
根据统计，2000年世界聚四氢呋喃的总产量为20.3万吨，消费量为20.3万吨，其中美国、西欧和日本的消费量分别为6.7万吨，3.0万吨和2.6万吨，这三个国家和地区的消费量约占世界总消费量的90％。2001年世界聚四氢呋喃总生产能力为25万吨，消费量21万吨。目前，世界聚四氢呋喃的总消费量约为40.0万吨，其中产品约33.0％用于生产热塑性聚氨酯弹性体(TPU)，39.1％用于生产氨纶(Spandex)，20.7％用于生产共聚酯一醚(COPEs)，约7.2％用于生产其它产品。世界各地区聚四氢呋喃的消费结构有很大的差别，其中美国非纤维聚氨酯对聚四氢呋喃的消费量约占总消费量的40.4％，氨纶纤维约占35.3％，共聚酯醚弹性体约占24.3％；西欧地区聚氨酯弹性体对聚四氢呋喃的消费量约占总消费量的29.8％，氨纶纤维约占58.0％，共聚酯醚弹性体约占8.2％，其它方面约占4.0％；日本氨纶弹性体纤维对聚四氢呋喃的需求量约占总需求量的68.8％，热塑性聚氨酯约占16．7％，其他方面约占l4．5％O另外，由于各个国家和地区的发展水平不相同，其消费增长也不相同。美国聚四氢呋喃的发展较早，其产品后加工已经形成体系，产品应用的开发力度也较大，将形成新的应用增长点，并且聚四氢呋喃的生产已经形成规模，供需之间不会形成大的缺口。
同时，中国聚四氢呋喃消费主要表现在氨纶的巨大市场需求上，1997年中国氨纶的表观消费量只有约0.6万吨，1999年表观消费量为0.9万吨，2000年达到1.5万吨，2001年增加到3万吨，2002年中国各个领域总的聚四氢呋喃表观消费量达到5.4万吨，其中在氨纶领域的消费量达到3.78万吨，约占总消费量的97.2％，其余约2.8％用于聚氨酯弹性体、聚氨酯浆料、涂料、胶粘剂以及密封剂等。2003年中国氨纶行业约消费聚四氢呋喃4.4万吨，加上其他领域的消费，聚四氢呋喃表观消费量约4.76万吨。而最近几年来，中国的氨纶行业扩产迅速，导致了国内地区对上游原料聚四氢呋喃的需求量大幅度的增加，聚四氢呋喃的供应一直趋于紧张状态中，特别是2006年中国下游氨纶企业对聚四氢呋喃的总消费量较2005年增加了40%左右。据悉，2005年中国各个领域总的聚四氢呋喃表观消费量达到约12.9万吨，2002～2005年消费量的年均增长率约为33.3％。2002年中国氨纶领域消费聚四氢呋喃为4.1万吨，2005年消费量达到约9.7万吨，约占中国聚四氢呋喃总消费量的83.6％。中国聚四氢呋喃的非纤维应用领域，主要集中在聚氨酯弹性体中，在聚氨酯浆料、涂料、胶粘剂、密封剂等其他领域的也有少量应用。2005年聚四氢呋喃在非纤维领域的消费量只有约1.2万吨，约占总消费量的10.3％ ，其中TPU领域消费量约为0.6万吨，PU树脂领域的消费量约为0.6万吨。在其他领域的消费量约为0.7万吨，约占总消费量的6.0％。
3.世界聚四氢呋喃的发展前景
预计今后几年世界聚四氢呋喃需求量的年均增长率仍然为4.5％-6.0％左右；西欧地区聚四氢呋喃的消费结构中，浇注型聚氨酯弹性体的增长最快，预计今后几年需求量的年均增长率将达到8.0％左右；在日本，氨纶纤维是聚四氢呋喃最大的消费领域，预计今后几年需求量的年均增长率约为2.0％-4.0％左右。而中国聚四氢呋喃的消费增长主要取决于下游产品氨纶，由于氨纶产能的迅猛发展，氨纶原料问题就显得日益突出，目前中国生产氨纶的主要原料聚四氢呋喃仍然还需要依赖进口。
近期，中国聚四氢呋喃的生产能力已经达到约15.70-16万吨，成为世界上最大的聚四氢呋喃生产大国，但由于新建装置不稳定，装置开工率只有约60％。2006年中国聚四氢呋喃的产量基本上可以满足国内市场的需求，2006年之后，中国聚四氢呋喃的招商引资热还未消退，产业仍将持续快速发展，但聚四氢呋喃主要消费领域氨纶产业已进入平稳发展期，其发展速度将滞后于聚四氢呋喃的发展速度。随着新建聚四氢呋喃装置的建成投产，中国聚四氢呋喃的产量将进一步提高。今后，氨纶产业无法完全消化的聚四氢呋喃必然要到国际市场上寻找出路。中国周边如日本、韩国、中国台湾等都是聚四氢呋喃的净出口国家和地区，欧美等国聚四氢呋喃市场也已经成熟，因此中国聚四氢呋喃出口将面临巨大的压力，若要在国际市场上争得一席之地，则必须有价格优势。
五、结束语
据悉，预计到2007年年底，中国聚四氢呋喃的年产能力将超过25万吨，如果按照目前国内市场容量分析，今后不能再继续盲目上该产品的项目了。毕竟氨纶产业新建、扩建项目不会再出现什么增加现象，由于氨纶对聚四氢呋喃的消费量占国内聚四氢呋喃总消费量的95%以上，由此可推算出国内对聚四氢呋喃的需求量大约有12万吨。而目前国内已投产或正在建设的聚四氢呋喃项目产能已经平衡，而国内已有个别聚四氢呋喃装置完全停产或未满负荷运行。因此，今后中国的聚四氢呋喃工业要想保持长期稳定的发展，必须走扩大内需的道路。积极开发聚四氢呋喃在非纤维领域如聚氨酯等方面的需求量，以使中国聚四氢呋喃工业稳步健康地发展。
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